XX International Symposium of Electrical Engineering

SIE 2023

Relevance and reliability of NO2 and NO monitoring in low-income countries using low-cost sensors

Abstract

• Problem to deal with: Air quality and its impact on human health involves monitoring the concentrations of pollutants such as NO2, O3, CO, SO2, and particles. In developed countries, they are measured using expensive reference instruments, while underdeveloped countries often lack these technologies.

• Aims: Analyze the reliability of measurements from a type of low-cost NO2 sensor. Evaluate the calibration of a NO2 sensor from Alphasense. Study the usefulness of a NO gas sensor in monitoring campaigns.

• Methodology: Evaluate the reliability of absolute NO2 measurements, applying various calibration methods. Apply the same calibration method to five Alphasense NO2-A43F sensors to study their variability. Analyze the reliability of the dynamic pattern in the time series through parallel field campaigns with reference instruments.

• Results and Discussion: The calibration tests yield a linear model, with coefficients of determination close to one in the laboratory, and lower for field tests. The intercept and slope vary with time and the context of the campaigns. Time series group high peaks superimposed on a slowly fluctuating background. The peaks relate to the sources of pollution and moments of worst air quality.

• Conclusions: Low-cost sensors provide valuable information on the evolution of pollutant concentrations and give indicative information on their magnitude. Additional studies are required to improve the calibration and reliability of this type of sensor.

Resumen

• Problema a tratar: La calidad del aire y su impacto en la salud huma involucra monitorear las concentraciones de contaminantes como NO2, O3, CO, SO2, y partículas. Los países desarrollados emplean costosos instrumentos de referencia, mientras los subdesarrollados carecen a menudo de estas tecnologías.

• Objetivos: Analizar la fiabilidad de las mediciones de un tipo de sensor de bajo costo de NO2. Evaluar la calibración de un sensor de NO2 de la firma Alphasense. Estudiar la utilidad de un sensor de gas de NO en campañas de monitoreo.

• Metodología: Evaluar la fiabilidad de las mediciones absolutas de NO2, aplicando varios métodos de calibración. Aplicar al mismo método de calibración a cinco sensores Alphasense NO2-A43F para estudiar su variabilidad. Analizar la fiabilidad del patrón dinámico en las series temporales mediante campañas de campo en paralelo con instrumentos de referencia.

• Resultados y discusión: Las pruebas de calibración arrojan un modelo lineal, con coeficientes de determinación cercanos a uno en el laboratorio, e inferiores para pruebas de campo. El intercepto y la pendiente varían con el tiempo y el contexto de las campañas. Las series temporales agrupan picos altos superpuestos a un fondo que fluctúa lentamente. Los picos relacionan las fuentes de contaminación y momentos de peor calidad del aire.

• Conclusiones: Los sensores de bajo costo proporcionan información valiosa sobre la evolución de las concentraciones de contaminantes y dan información indicativa sobre su magnitud. Estudios adicionales se requieren para mejorar la calibración y fiabilidad de este tipo de sensores.